Закон ома на участке цепи: Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи — урок. Физика, 8 класс. — Интернет-магазин инструмента. — yato-tools.ru. Электротовары и инструмент.

Содержание

Закон Ома для участка цепи

Кочкина Олеся Сергеевна, Учитель физики и информатики

Разделы: Физика, Конкурс «Презентация к уроку», Мастер-класс

Ключевые слова: Закон Ома

Презентация к уроку

Загрузить презентацию (428 кБ)

Предмет: Физика.

Класс: 8.

Тип урока: урок открытия и первичного закрепления нового знания.

Цель урока: усвоение учащимися основных физических зависимостей силы тока от напряжения на основе закона Ома во время решения задач.

Задачи:

обучающие: изучить один из важнейших законов электрического тока — закон Ома для участка цепи; применять полученные знания в новых условиях; формировать умение вычислять силу тока, напряжение, сопротивление.
развивающие: развивать навыки обобщения изученного материала, систематизации знаний; способствовать развитию познавательной компетентности.
воспитательные: формировать умение высказывать и аргументировать свою точку зрения; прививать культуру умственного труда и умение работать в коллективе.

Технология — проблемное обучение.

Принципы технологии: Создание под руководством учителя проблемной ситуации.

Активная деятельность учащихся.
Развитие мыслительных способностей учащихся.

Формы работы: фронтальная, работа в группах, индивидуальная.

Оборудование урока: учебник, компьютер, мультимедийное оборудование.

План урока

Этапы	Содержание	Формы и методы
Организация начала урока	Приветствие. Раскрытие общей цели урока.	Беседа.
Мотивация учебной деятельности	Повторение пройденного раннее материала, необходимого для изучения новой темы.	Проблемная ситуация. Фронтальный опрос.
Подготовка учащихся к актуализации опорных знаний	Подготовка учащихся к усвоению новых знаний. Формулировка цели урока.	Смысловое чтение текста/ Использование мультимедийных технологий
Изучение нового материала	Формирование закона Ома	Беседа. Использование мультимедийных технологий.
Первичная проверка усвоения знаний	Умение найти необходимую информацию в учебнике.	Проблемная ситуация. Кластер. Работа с учебником.
Первичное закрепление знаний	Умение учащихся воспроизводить, полученные на уроке знания.	Беседа. Фронтальный опрос. Проблемная ситуация
Контроль и самопроверка знаний	Проверка умение учащихся воспроизводить, полученные на уроке знания.	Индивидуальная работа. Проблемная ситуация
Информация о домашнем задании.	Сообщение домашнего задания, инструктаж учащихся по его выполнению.	Беседа. Работа с учебником.
Подведение итогов урока. Рефлексия.	Возращение к целям урока. Выявление успешности овладения содержанием урока. Общая характеристика работы класса.	Беседа. Индивидуальная работа.

Ход урока

Деятельность учителя	Деятельность обучающегося
Организация начала урока (1 мин)
Здравствуйте. Начинается урок, А пройдет для нас он в прок. Постарайтесь все понять, Очень четко отвечать.	Проверяют свою готовность.
Мотивация учебной деятельности (6 мин)
Давайте заполним таблицу (см. Приложение № 1). Какой вопрос вызвал затруднение? Почему?	Заполняют таблицу
Подготовка учащихся к актуализации опорных знаний (3 мин)
О чем мы будем говорить сегодня на уроке? Итак, вспомнили основные величины, характеризующие электрический ток. Связаны ли эти физические величины? Какая будет тема нашего урока? Учитель подводит детей к проблеме: физические величины должны быть связаны законом (формулой).	Высказывают свои предположения. Формулируют тему урока и цели.
Изучение нового материала (5 мин)
Определим зависимость трех физических величин. Сформулируем закон Ома. Запишем физический закон.	Высказывают свои варианты, обсуждают. Записывают материал с доски в тетрадь.
Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. I — сила тока в участке цепи [А] U — напряжение на этом участке [В] R — сопротивление участка [Ом]
Первичная проверка усвоения знаний (5 мин)
По пройденному материалу предлагается заполнить кластер (см. Приложение № 2)	Работают с учебником и материалом на доске. Заполняют кластер по основным терминам и величинам.
Первичное закрепление знаний (5 мин)
Решение задачи на доске с объяснением (см. Приложение № 3)	Запись решения в тетрадь, анализируют ход решения задачи, задают вопросы.
Контроль и самопроверка знаний (10 мин)
Предлагается решить задачи самостоятельно (см. Приложение № 4)	Решают в тетради задачу, выполняют взаимопроверку у доски.
Информация о домашнем задании (2 мин)
§ 45, Упр. 29 (1,2,3).	Записывают задание в дневник.
Подведение итогов урока. Рефлексия (3 мин)
С какими основными понятиями мы сегодня познакомились? Сформулируйте закон? Что для Вас показалось трудным? Кто доволен своей работой? На этом мы свой урок заканчиваем. Вы молодцы. Мне приятно было с вами работать. Спасибо за урок.

28.11.2022

Закон Ома для участка цепи. Последовательное и параллельное соединение проводников. 10 класс. Физика. — Объяснение нового материала.

Комментарии преподавателя

Закон Ома для участка цепи

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению участка.

Закон Ома оказался справедливым не только для металлов, но и для растворов электролитов. Сформулированный закон имеет место для так называемого однородного участка цепи – участка, не содержащего источников тока.

Математическая запись закона Ома проста, как и его формулировка, но экспериментально подтвердить эту зависимость очень трудно. Сила тока, протекающая по участку цепи, мала. Поэтому используют достаточно чувствительные приборы. Г. Ом изготовил чувствительный прибор для измерения силы тока, а в качестве источника тока использовал термопару. Действие амперметра и вольтметра основано на применение закона Ома для участка цепи. Угол поворота стрелки прибора пропорционален силе тока.

Из математической записи закона Ома:

можно выразить напряжение :

и сопротивление проводника:

Таким образом, закон Ома связывает три параметра, характеризующих постоянный электрический ток, проходящий по проводнику, и позволяет находить любой из них, если известны два других.

Закон Ома имеет границы применимости и выполняется только в том случае, когда при прохождении тока температура заметно не меняется. На вольт–амперной характеристике лампы накаливания видно, что график сильно искривляется при напряжении выше 10В, значит, закон Ома выше этого напряжения применять нельзя.

Также нельзя говорить, что сопротивление проводника зависит от напряжения и силы тока в цепи. Сопротивление участка цепи зависит от свойств проводника: длины, площади поперечного сечения и материала, из которого состоит проводник.

где l-длина проводника, s-его площадь поперечного сечения.

ρ –удельное сопротивление проводника – это физическая величина, характеризующая зависимость сопротивления проводника от материала, из которого он изготовлен.

Удельное сопротивление показывает, каким сопротивлением обладает сделанный из этого вещества проводник длиной 1м и площадью поперечного сечения 1м2 .

Из формулы видно, что единицей измерения в системе СИ является Ом·м. Но так как площадь поперечного сечения проводника достаточно мала, используют единицы измерения

при вычислении площадь поперечного сечения проводника следует выражать в мм2.

В заключении хочется заметить, что Ом начал свои опыты, когда был учителем физики в гимназии. В своих экспериментах Ом брал куски проволоки одинакового диаметра, но разного материала и изменял их длину таким образом, чтобы в цепи сила тока имела одинаковое значение. Находящаяся рядом магнитная стрелка отклонялась при прохождении тока в цепи. Установив связь между напряжением и силой тока, Г. Ом вывел один из основных законов постоянного тока.

Последовательное соединение проводников

Электрические цепи, с которыми приходится иметь дело на практике, обычно состоят не из одного приёмника электрического тока, а из нескольких различных, которые могут быть соединены между собой по-разному. Зная сопротивление каждого и способ их соединения, можно рассчитать общее сопротивление цепи.

На рисунке а изображена цепь последовательного соединения двух электрических ламп, а на рисунке б — схема такого соединения. Если выключать одну лампу, то цепь разомкнётся и другая лампа погаснет.

Рис. Последовательное включение лампочек и источников питания

Мы уже знаем, что при последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же, т. е.

I = I1 = I2

А чему равно сопротивление последовательно соединённых проводников?

Соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем длину проводника. Поэтому сопротивление цепи становится больше сопротивления одного проводника.

Последовательное соединение проводников

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников (или отдельных участков цепи):

R = R1 + R2

Напряжение на концах отдельных участков цепи рассчитывается на основе закона Ома:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Из приведённых равенств видно, что напряжение будет большим на проводнике с наибольшим сопротивлением, так как сила тока везде одинакова.

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:

U = U1 + U2.

Это равенство вытекает из закона сохранения энергии. Электрическое напряжение на участке цепи измеряется работой электрического тока, совершающейся при прохождении по участку цепи электрического заряда в 1 Кл. Эта работа совершается за счёт энергии электрического поля, и энергия, израсходованная на всём участке цепи, равна сумме энергий, которые расходуются на отдельных проводниках, составляющих участок этой цепи.

Все приведённые закономерности справедливы для любого числа последовательно соединённых проводников.

Пример 1. Два проводника сопротивлением R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи I = 1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение всего участка цепи.

Запишем условие задачи и решим её.

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Расчет параметров электрической цепи
при параллельном соединении сопротивлений:

1. сила тока в неразветвленном участке цепи равна сумме сил токов
во всех параллельно соединенных участках

2. напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково

3. при параллельном соединении сопротивлений складываются величины, обратные сопротивлению :

( R — сопротивление проводника,
1/R — электрическая проводимость проводника)

Если в цепь включены параллельно только два сопротивления, то:

( при параллельном соединении общее сопротивление цепи меньше меньшего из включенных сопротивлений )

4. работа электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков,
равна сумме работ на отдельных участках:

A=A1+A2

5. мощность электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков,
равна сумме мощностей на отдельных участках:

P=P1+P2

Для двух сопротивлений:

т.е. чем больше сопротивление, тем меньше в нём сила тока.

Домашняя работа.

Задание 1. Ответить на вопросы.

Какое соединение проводников называют последовательным? Изобразите его на схеме.
Какая электрическая величина одинакова для всех проводников, соединённых последовательно?
Как найти общее сопротивление цепи, зная сопротивление отдельных проводников, при последовательном соединении?
Как найти напряжение участка цепи, состоящего из последовательно соединённых проводников, зная напряжение на каждом?
Какое соединение проводников называют параллельным? Изобразите его на схеме.
Какая из электрических величин одинакова для всех проводников, соединённых параллельно?
Как выражается сила тока в цепи до её разветвления через силы токов в отдельных ветвях разветвления?
Как изменяется общее сопротивление разветвления после увеличения числа проводников в разветвлении?
Какое соединение проводников применяется в жилых помещениях? Какие напряжения используются для бытовых нужд?

Задание 2. Решите задачи.

1. Две лампочки соединены последовательно. Сила тока на первой лампочке 2А. Найдите общее напряжение и напряжение на каждой из ламп, если сопротивление на первой лампе 3Ом, а на второй 4Ом.

2. Две лампочки соединены параллельно. Напряжение на второй лампочке10В. Найдите силу тока в цепи и на каждой из ламп, если сопротивление на первой лампе 1Ом, а на второй 2Ом.

К занятию прикреплен файл «Это интересно». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Использованные источники:

http://www.tepka.ru/
http://class-fizika.narod.ru
http://www.youtube.com/watch?v=cVKE9NItreo
http://znaika.ru/catalog/10-klass/physics/
http://www.youtube.com/watch?v=NB7hOVYe7h0
https://www.youtube.com/watch?v=cVKE9NItreo
https://www.youtube.com/watch?v=0hFWeR8ybxs
http://www.youtube.com/watch?v=EDI8DzWSSWY
http://www. youtube.com/watch?v=bH_-qGnjJqc

Закон Ома: сопротивление и простые цепи

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

Объяснить происхождение закона Ома.
Расчет напряжения, тока или сопротивления по закону Ома.
Объясните, что такое омический материал.
Опишите простую схему.

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, настенные розетки и т. д., которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и в широком смысле называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он создает разность потенциалов V , создающий электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток.

Закон Ома

Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению В . Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) первым экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению :

[латекс]I\propto{V}\\[/latex ].

Это важное соотношение известно как закон Ома . Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, где напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, аналогичный закону трения — экспериментально наблюдаемому явлению. Такая линейная зависимость не всегда имеет место.

Сопротивление и простые схемы

Если напряжение управляет током, что этому препятствует? Электрическое свойство, препятствующее току (грубо похожее на трение и сопротивление воздуха), называется 9.0017 сопротивление R . Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами в веществе передают энергию веществу и ограничивают ток. Сопротивление определяется как обратно пропорциональное току, или

[латекс]I\propto \frac{1}{R}\\[/латекс].

Так, например, ток уменьшается вдвое, если сопротивление удваивается. Сочетание отношений тока к напряжению и тока к сопротивлению дает

[латекс]I=\frac{V}{R}\\[/латекс].

Это соотношение также называют законом Ома. Закон Ома в этой форме действительно определяет сопротивление для определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не является универсальным. Многие вещества, для которых выполняется закон Ома, называются омический . К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы имеют сопротивление Ом , которое не зависит от напряжения В и тока I . Объект, имеющий простое сопротивление, называется резистором , даже если его сопротивление невелико. Единицей измерения сопротивления является Ом и обозначается символом Ω (греческая омега в верхнем регистре). Перестановка I = V/R дает R = V/I , поэтому единицами сопротивления являются 1 Ом = 1 вольт на ампер:

[латекс]1 \Omega=1\frac{V}{A}\\[ /латекс].

На рис. 1 показана схема простой цепи. Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Провода, соединяющие источник напряжения с резистором, можно считать имеющими пренебрежимо малое сопротивление, или их сопротивление можно включить в R .

Рисунок 1. Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для протекания тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими проводами), соединяющими нагрузку с клеммами батареи, представленными красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет одиночный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Пример 1. Расчет сопротивления: автомобильная фара

Каково сопротивление автомобильной фары, через которую протекает ток 2,50 А при подаче на нее напряжения 12,0 В?

Стратегия

Мы можем преобразовать закон Ома в соответствии с формулой I = V/R и использовать его для нахождения сопротивления.

Решение

Перестановка I = V/R и подстановка известных значений дает

[латекс]R=\frac{V}{I}=\frac{\text{12}\text{.}\ text{0 V}}{2\text{.}\text{50 A}}=\text{4}\text{.}\text{80 \Omega }\\[/latex].

Обсуждение

Это относительно небольшое сопротивление, но оно больше морозостойкости фары. Как мы увидим в разделе «Сопротивление и удельное сопротивление», сопротивление обычно увеличивается с температурой, поэтому лампочка имеет более низкое сопротивление при первом включении и будет потреблять значительно больший ток в течение короткого периода прогрева.

Диапазон сопротивлений превышает многие порядки. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 ¹² Ом или больше. У сухого человека сопротивление руки к ноге может составлять 10 ⁵ Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет около 10 ³ Ом. Метровый отрезок медного провода большого диаметра может иметь сопротивление 10 ⁻⁵ Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомические). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в разделе «Сопротивление и удельное сопротивление». Дополнительную информацию можно получить, решив I = V/R для В , что дает

В = IR

Это выражение для В можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, создаваемое протеканием тока I . Для этого напряжения часто используется фраза IR drop . Например, фара в Примере 1 выше имеет падение IR 12,0 В. Если измерить напряжение в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор подобен трубе, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Сохранение энергии имеет здесь важные последствия. Источник напряжения поставляет энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, в тепловую энергию). В простой цепи (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку PE = q Δ V , и через каждый протекает тот же самый q . Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны. (См. рис. 2.)

Рис. 2. Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Соединения: сохранение энергии

В простой электрической цепи единственный резистор преобразует энергию, поступающую от источника, в другую форму. О сохранении энергии здесь свидетельствует тот факт, что вся энергия, подаваемая источником, преобразуется в другую форму одним только резистором. Мы обнаружим, что закон сохранения энергии имеет и другие важные применения в цепях и является мощным инструментом анализа цепей.

Исследования PhET: Закон Ома

Посмотрите, как формула закона Ома соотносится с простой цепью. Отрегулируйте напряжение и сопротивление и посмотрите, как изменится ток в соответствии с законом Ома. Размеры символов в уравнении изменяются в соответствии с принципиальной схемой.

Нажмите, чтобы запустить симуляцию.

Резюме раздела

Простая цепь — это цепь, в которой есть один источник напряжения и одно сопротивление.
Одно из утверждений закона Ома дает отношение между током I , напряжением В и сопротивлением R в простой цепи [латекс]I=\frac{V}{R}\\[/latex] .
Сопротивление выражается в омах (Ом) и относится к вольтам и амперам как 1 Ом = 1 В/А.
Падение напряжения или IR на резисторе, вызванное протеканием через него тока, определяется как В = IR .

Концептуальные вопросы

Падение IR на резисторе означает, что на резисторе произошло изменение потенциала или напряжения. Изменяется ли ток при прохождении через резистор? Объяснять.
Чем падение IR на резисторе похоже на падение давления в жидкости, протекающей по трубе?

Задачи и упражнения

1. Какой ток протекает через лампу фонарика на 3,00 В, если ее сопротивление в горячем состоянии равно 3,60 Ом?

2. Рассчитайте эффективное сопротивление карманного калькулятора с батареей на 1,35 В, через который протекает ток 0,200 мА.

3. Каково эффективное сопротивление стартера автомобиля, когда через него протекает ток 150 А, когда автомобильный аккумулятор подает на двигатель напряжение 11,0 В?

4. Какое напряжение подается на световой индикатор DVD-плеера с сопротивлением 140 Ом, если через него проходит ток 25,0 мА?

5. а) Найдите падение напряжения в удлинителе с сопротивлением 0,0600 Ом, по которому протекает ток 5,00 А. (b) Более дешевый шнур использует более тонкую проволоку и имеет сопротивление 0,300 Ом. Каково падение напряжения в нем при протекании 5,00 А? в) Почему напряжение любого используемого электроприбора уменьшается на эту величину? Каково влияние на прибор?

6. Линия электропередачи подвешена к металлическим опорам со стеклянными изоляторами сопротивлением 1,00×10 ⁹ Ом. Какой ток протекает через изолятор, если напряжение равно 200 кВ? (Некоторые высоковольтные линии постоянного тока.)

Глоссарий

Закон Ома:: эмпирическое соотношение, утверждающее, что ток I пропорционален разности потенциалов В , ∝ В ; его часто записывают как I = V/R , где R это сопротивление

сопротивление:: электрическое свойство, препятствующее току; для омических материалов это отношение напряжения к току, R = V/I

Ом:: единица сопротивления, определяемая как 1 Ом = 1 В/А

омический:: тип материала, для которого действует закон Ома

простая схема:: схема с одним источником напряжения и одним резистором

Выбранные решения для проблем и упражнений

1. 0,833 A

3. 7,33 × 10 ⁻² ω

5. (a) 0,300 В

(b) 1,50 V

независимо от того, какой прибор используется, уменьшается, потому что общее падение напряжения от стены до конечного выхода устройства является фиксированным. Таким образом, если падение напряжения на удлинителе велико, падение напряжения на устройстве значительно уменьшается, поэтому выходная мощность устройства может быть значительно снижена, что снижает способность устройства работать должным образом.